KR100684824B1 - 플라즈마 디스플레이 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정세 형상에 대응할 수 있는 격벽구조를 가지는 고휘도, 고효율의 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 전면기판 및 배면기판; 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 배면기판에 설치된 격벽; 및 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군을 포함하고, 상기 격벽은 형광체를 포함하여 격벽과 형광체층이 일체로 형성되어 있다.

플라즈마디스플레이패널, 녹색형광체, 방전안정성, 수명특성

Description

플라즈마 디스플레이 패널{PLASMA DISPLAY PANEL}

도 1은 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타낸 사시도이다.

[산업상 이용분야]

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma diplay panel; PDP)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정세 형상에 대응할 수 있는 격벽구조를 가지는 고휘도, 고효율의 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.

[종래기술]

플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마 현상을 이용한 표시 장치로서, 비진공 상태의 기체 분위기에서 공간적으로 분리된 두 접전간에 어느 이상의 전위차가 인가되면 방전이 발생되는데, 이를 기체 방전 현상으로 지칭한다.

플라즈마 표시 소자는 이러한 기체 방전 현상을 화상 표시에 응용한 평판 표시 소자이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 반사형 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널로서, 하판 구조의 경우 격벽 위에 형광체층이 형성되어 있다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 사시도이다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 상부 기판(3) 및 하부 기판(5)을 이루는 2매의 기판 사이에는 방전 셀을 형성하는 격벽(7)이 일정 간격을 두고 다수로 배치되며, 이 공간에는 적색, 녹색, 청색 형광체층(9)이 형성된다. 상기 배면 기판(5)에는 어드레스 신호를 인가받는 어드레스 전극(11)이 각각 형성된다. 상기 전면 기판(3)에는 상기 어드레스 전극(11)과 교차하는 방향으로 임의의 간격을 두고 하나의 방전 셀에 대하여 한쌍의 유지 전극을 형성하는 X 전극(13)과 Y 전극(15)이 다수로 형성된다. 상기 방전공간에는 Ne-Xe 또는 He-Xe 등의 방전가스가 봉입된다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 공간에는 두 개의 전극이 설치되어 있으며, 형광체층(9)에는 적색, 녹색, 청색의 형광체가 규칙적인 패턴으로 배열되어 있다. 상기 전극 사이에 소정의 전압이 인가되면 플라즈마 방전이 일어나고, 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 상기 형광체층이 여기되며, 여기된 형광체는 빛을 방사한다.

이러한 PDP는 박형으로 대형화가 가능하기 때문에 차세대 디스플레이 장치 주자로서 기대되고 있다. PDP의 각 셀을 형성하는 격벽의 정밀도에 따라 발광 효율이 변화되고 격벽 피치(pitch)에 따라 해상도가 좌우되므로 격벽을 정밀하게 제조하여야 한다.

PDP의 격벽을 제조하는 방법으로서는 스크린 프린트(screen print) 방법, 샌드 브라스트(sand blast) 방법, 리프트 오프(lift-off) 방법, 포토리소그래피(photolithography) 방법, 블레이드(Blade) 공법, 몰딩(Molding) 방법, 에칭(Etching) 방법 등이 있다.

스크린 프린트 방법은 패터닝된 스크린을 일정 간격을 유지하여 기판 위에 놓고 격벽 형성에 필요한 페이스트(paste)를 압착하여 원하는 형상을 기판에 인쇄하는 방법으로서, 배면 기판을 고정시킨 상태에서 페이스트를 배면 기판 위에 인쇄하고 건조시키는 과정을 중복하여 배면 기판 위에 격벽을 형성한다. 그러나 스크린 프린트 방법은 페이스트 인쇄 과정을 반복할 때마다 스크린과 기판의 위치를 적당하게 조절하는 과정을 반복 수행함으로써, 공정이 복잡하고 시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라 반복 작업시에 위치가 어긋나고 해상도가 저하되는 단점이 있다.

샌드 블래스트 방법은 Al₂O₃, SiO₂ 등의 연마제를 배면 기판 위에 압축 공기 등으로 분사 및 제거하여 격벽을 형성하는 방법으로서, 배면 기판 위에 격벽 재료 물질을 도포하고, 도포된 격벽 재료 물질 위에 감광 필름을 피복하고, 감광 필름 상에 마스크를 고정한 다음에 노광과 현상 작업을 수행하여 격벽을 형성하며, 이 때 격벽이 형성된 부분 위에 격벽 보호를 위한 물질이 남겨진다. 그 다음에 연마제를 분사하여 감광성 필름이 보호되지 않는 부분을 물리적으로 제거하고 나머지 보호막을 걷어 내어 격벽을 완성한다. 그러나 샌드 브라스트 방법은 연마 분쇄 장비 등 설비 투자에 소요되는 경비가 증가되고 유리 가판에 물리적 충격이 가해짐에 따라 기판의 균열이 발생되는 단점이 있다.

리프트 오프 방법은 격벽 높이의 패턴을 형성한 다음에 글래스 페이스트를 채우고 높은 온도에서 소성하여 글래스 물질을 남기고 패턴을 제거하여 격벽을 형성하는 방법으로서, 배면 기판 위에 감광막을 도포하고 마스크를 감광성 물질 위에 장착한 다음에 노광한다. 다음에 노광한 부분을 현상함에 따라 감광성 물질이 소결되어 격벽이 형성된다. 그러나 리프트 오프 방법은 형성된 패턴이 허물어지거나 소성시 격벽 균열이 발생될 수 있고 소성 후에도 감광성 필름이 잔존하는 단점이 있다.

포로리소그래피 방법은 감광성의 격벽 물질을 배면 기판에 입힌 후 노광, 소성을 통하여 격벽을 제조하는 방법으로서, 배면 기판 위에 감광성 물질을 도포하고 마스크를 감광성 물질 위에 장착한 다음에 노광한다. 다음에 노광한 부분을 현상하고 소성함에 따라 감광성 물질이 소결되어 격벽이 형성된다. 그러나 포토리소그래피 방법은 격벽 두께의 200㎛ 이상을 자외선 노광만으로 형성하기가 어려우며, 사용되는 감광성 물질이 불안정하고 비싼 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하부기판의 형광체층과 격벽이 일체형으로 형성됨으로써 HD(high definition)급에서 사용되는 고정세 형상에 대응할 수 있는 격벽구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 격벽 구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 전면기판 및 배면기판; 상기 방전공간을 다수의 공간으로 구 획하도록 배면기판에 설치된 격벽; 및 상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군을 포함하고, 상기 격벽은 형광체를 포함하여 격벽과 형광체층이 일체로 형성되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

본 발명은 또한 세라믹 분말 또는 유리입자와 형광체를 포함하는 페이스트를 제조하는 단계; 상기 페이스트를 유전체층이 형성된 배면기판에 도포하는 단계; 및 상기 도포된 페이스트 위에 격벽 형상과 반대 형상을 가지는 몰드를 프레스한 후 건조, 소성하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 플라즈마 디스플레이 패널의 방전공간을 분리하는 격벽을 형광체층과 일체형으로 형성함으로써 방전가스중 Xe 여기종에서 나오는 147nm 및 173nm의 진공자외선(VUV)이 형광체와 많이 충돌하게 하여 고휘도, 고효율을 가지는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다. 즉 본 발명에서는 격벽에 형광체를 함유시켜 단위면적당 형광체의 양을 증가시켜 발광효율을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽은 기존의 격벽재료인 세라믹 분말이나 유리입자와 형광체를 포함하여 형광체층 역할도 수행한다. 상기 형광체는 격벽의 총량에 대하여 20 내지 70 중량%의 양으로 함유되는 것이 바람직하며, 30 내지 50 중량%의 양으로 함유되는 것이 더 바람직하다. 형광체의 양이 30 중량% 미만인 경우에는 낮은 휘도로 인한 효율저하의 문제가 있고 70 중량%를 초과하는 경 우에는 격벽의 강도가 낮아지는 문제가 있어 바람직하지 않다. 상기 세라믹 분말이나 유리입자는 격벽재료로 잘 알려져 있으며, 구체적인 예로는 PbO, SiO₂, B₂O ₃, Al₂O₃, Ti0₂, CaO, ZnO 등이 있다. 상기 형광체로는 PDP에 사용되는 형광체가 모두 사용가능함은 물론이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 격벽에서 방전공간에 노출되는 부분의 형광체 양을 더 증가시켜 격벽을 형성하고 방전공간에 노출되지 않는 격벽에는 형광체의 양을 감소시켜 격벽을 형성할 수 있다. 예를 들어 방전공간에 노출되는 격벽부분에는 형광체의 함유량을 70 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 내지 100 중량%로 조절하고, 내부의 격벽부분에는 형광체의 함유량을 0 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%로 조절할 수도 있다. 상기 방전공간에 노출되는 공간은 예를 들어 형광체가 도포된 방전공간에 있는 격벽 두께의 1/2 내지 1/3 지점까지의 격벽 두께일 수 있다.

본 발명에서는 몰드를 사용하여 격벽의 상부와 하부가 동일한 두께를 가지는 격벽을 형성하여 HD급에서 사용되는 고정세 형상에 대응할 수 있다. 격벽구조가 복잡할수록 공정상 대응되는 선폭이 제한되어 고정세화에 어려움을 볼 수 있다. 그러나 형광체를 한번에 찍어내는 몰딩 공법을 이용하면 형광체 공정시간을 줄일 수 있다.

상기 격벽과 형광체층이 일체로 형성된 격벽구조는 세라믹 분말이나 유리입자와 형광체를 포함하는 페이스트를 제조하고, 상기 페이스트를 유전체층이 형성된 배면기판에 도포하고, 상기 도포된 페이스트 위에 격벽 형상과 반대 형상을 가지는 몰드를 프레스한 후 건조, 소성하는 공정을 거쳐 제조된다.

상기 페이스트는 세라믹 분말 또는 유리입자 및 형광체를 바인더 수지가 용매에 용해된 비이클(vehicle)에 분산시켜 제조한다. 상기 페이스트 제조에 사용되는 바인더 수지와 용매의 예로는 하기 기재된 바와 같으며 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 바인더 수지로는 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 셀룰로오스계 수지로서는, 예를 들면, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시 메틸 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 셀룰로오스, 히드록시 에틸 프로필 셀룰로오스, 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 아크릴계 수지로서는, 예를 들면, 폴리 메틸 메타크릴레이트, 폴리 이소프로필 메타크릴레이트, 폴리 이소부틸 메타크릴레이트, 또는 메틸 메타 아크릴레이트, 에틸 메타 아크릴레이트, 프로필 메타 아크릴레이트, 부틸 메타 아크릴레이트, 헥실 메타 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타 아크릴레이트, 벤질 메타 아크릴레이트, 디메틸 아미노 에틸 메타 아크릴레이트, 히드록시 에틸 메타 아크릴레이트, 히드록시 프로필 메타 아크릴레이트, 히드록시 부틸 메타 아크릴레이트, 페녹시 2-히드록시 프로필 메타 아크릴레이트, 글리시딜 메타 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 디메틸 아미노 에틸 아크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 히드 록시 프로필 아크릴레이트, 히드록시 부틸 아크릴레이트, 페녹시 2-히드록시 프로필 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트 등과 같은 아크릴계 모노머의 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 페이스트는 소량의 무기 바인더를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 바인더 수지의 함량은 페이스트에 대하여 약 2 내지 약 8 중량% 정도로 할 수 있다.

상기 용매로서는 알콜계, 에테르계, 에스테르계 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 부틸 카르비톨(butyl carbitol; BC), 부틸 카르비톨 아세테이트(butyl carbitol acetate; BCA), 테르피네올(terpineol) 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량이 너무 높거나 너무 낮으면 상기 조성물의 유동특성이 적절치 못하여 녹색 형광체층을 형성하는 공정이 용이하지 않게 될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 상기 용매의 함량은 페이스트에 대하여 약 40 내지 약 80 중량% 정도로 할 수 있다.

상기 페이스트는 유동특성, 공정특성 등을 향상시키기 위하여 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제로서는, 예를 들면, 벤조페논 등과 같은 광증감제, 분산제, 실리콘계의 소포제, 평활제, 가소제, 산화방지제 등과 같은 다양한 첨가제가 단독, 또는 조합으로 사용될 수 있으며, 이들은 모두 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상업적으로 입수할 수 있다.

상기 페이스트를 유전체층이 형성된 배면기판에 도포하고, 상기 도포된 페이스트 위에 격벽 형상과 반대 형상을 가지는 몰드를 프레스한다. 상기 몰드로는 금속 몰드, 플라스틱 몰드 등이 사용가능하며 일정한 강도를 가지면 되며 특별히 재 질이 한정되는 것은 아니다. 일정 형태로 제작된 격벽은 건조, 소성한다. 상기 건조공정은 150 내지 250℃에서 열풍 건조하여 실시하는 것이 바람직하며, 상기 소성공정은 400 내지 600 ℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

바인더로 에틸셀룰로오스를 부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용매에 혼합한 후, PbO, SiO₂, B₂O₃가 1:1:1의 중량비로 혼합된 격벽재료 혼합물 및 형광체를 1:1로 첨가하여 페이스트를 제조하였다. 페이스트내의 격벽재료의 혼합물과 형광체의 함량은 50 중량%로 하였다. 상기 페이스트는 적색, 녹색, 청색 형광체를 각각 사용하여 별도로 페이스트를 제조하였다. 적색 형광체로 (Y,Gd)BO₃:Eu를 사용하였고, 녹색 형광체로 Zn₂SiO₄:Mn를 사용하였고, 청색 형광체로 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu를 사용하였다.

상기 페이스트를 유전체층이 형성된 배면기판에 도포한 후 몰드를 프레스한 후 150℃에서 열풍 건조한 다음 500℃에서 소성하여 형광체가 함유된 격벽을 제조하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다.

[비교예 1]

바인더로 에틸셀룰로오스를 부틸카르비톨아세테이트와 테르피네올의 중량비 3:7 혼합용매에 혼합한 후, PbO, SiO₂, B₂O₃가 1:1:1의 중량비로 혼합된 격벽재료 혼합물 50 중량%를 첨가하여 격벽 페이스트 조성물을 제조하였다. 상기 격벽 페이스트 조성물을 유전체가 형성된 배면기판에 스크린 프린트한 후 건조하여 격벽을 형성하고 격벽사이에 형성된 방전셀에 적색, 녹색, 청색 형광체 페이스트를 도포하여 형광체층을 형성하여 플라즈마 디스플레이 패널을 제조하였다. 적색 형광체로 (Y,Gd)BO₃:Eu를 사용하였고, 녹색 형광체로 Zn₂SiO₄:Mn를 사용하였고, 청색 형광체로 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu를 사용하였다.

본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 격벽과 형광체를 일체형으로 형성함으로써 격벽과 형광체층을 분리하여 형성하는 공정에 비하여 단위공정을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 격벽의 균일도를 증가시켜 격벽형성에서 생기는 방전불량을 감소시킬 수 있다. 또한 셀 피치 간의 간격을 줄일 수 있어 고정세의 형상 즉, 격벽간의 거리가 짧고 격벽의 높이가 높은 HD급 플라즈마 디스플레이 패널에 적용가능하다.

Claims (4)

1. 방전공간이 형성되도록 적어도 전면측이 투명한 한쌍의 전면기판 및 배면기판;

   상기 방전공간을 다수의 공간으로 구획하도록 배면기판에 설치된 격벽; 및

   상기 격벽에 의해 구획된 방전공간에서 방전을 발생시키도록 상기 기판에 설치된 전극군을 포함하고,

   상기 격벽은 형광체를 포함하여 격벽과 형광체층이 일체로 형성되어 있으며, 방전공간에 노출되는 격벽부분에는 70 내지 90 중량%의 형광체를 포함하고, 내부의 격벽부분에는 10 내지 40중량%의 형광체를 포함하는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 형광체는 격벽의 총량에 대하여 20 내지 70 중량%의 양으로 함유되는 것인 플라즈마 디스플레이 패널.
3. 삭제
4. 삭제

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